Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
2019‐01‐15
1
”Nye” afgrøder i økologisk produktion– større mangfoldighed for mindre sårbarhed og højere udbytter?
Erik Steen JensenDyrkningssystemers økologi
SLU Alnarp, Sverige
Plantekongres 2019, Herning
Indhold • Faktorer som driver udviklingen af fremtidens
økologiske dyrkningssystemer• Økologisk intensivering – højere udbytter• Diversificering af dyrkningssystemet• Afgrøder for større mangfoldighed i dyrkningssystemet
• Samdyrkning af bælgsæd og korn• Efterafgrøder • Flerårige kornarter
• Konklusioner
2019‐01‐15
2
Faktorer som driver udvikling af fremtidens økologiske dyrkningssystemer
• Mindre sårbarhed for klimaforandringer
• Reducerede klima- og miljøpåvirkninger
• Mindre tilførsel af NYT N og P = bedre recirkulering
• Kontinuerlig bæredygtig udvikling af jordbrugssystemet
• Øget fokus på interessant plante-protein til fødevarer og mindre husdyrhold?
• Økologisk intensivering - højere udbytter?
Økologiskintensivering(SLU perspektiv)
• Større udbytte fra samme areal med reducerede negative miljøeffekter
• Anvendelse af principper fra videnskaben økologi og økosystemtjenester
• Agroøkologiske dyrkningsmetoder og multifunktionalitet• Udvikling af diversitet i dyrkningsystemet på flere niveauer
(sædskifte, samdyrkning, efterafgrøder)• Landmand-forsker samarbejde for udvikling af bæredygtige
dyrkningssystemer
Cassman KG 1999 Ecological intensification of cereal production systems: Yield potential, soil quality and precision agriculture. PNAS 96, 5952-5959. Niggli, U. 2008 Vision for an Organic Food and Farming Research Agenda to 2025 , TPOrganics.
Foto: ESJensen
2019‐01‐15
3
Diversificering – et agroøkologisk princip
DyrkningssystemAØ dyrkningsmetoder
Planlagtdiversitet
Skaber betingelsersom fremmer
Tilknyttetbiodiversity
Biodiversitet ide omgivendeøkosystemer
Dyrkningssystem funktion (e.g.produktion, regulering af skadedyr
og næringsstofkredsløb)
Fremmer
Fremmer
Vandermeer, J et al 1998 Global change and multi‐species agroecosystems: Concepts and issues. Agric. Ecosys. Envir. 67, 1‐22.
Foto: ESJensen
Diversifiering i tid = sædskifte
Potentielle tjenester opnået via design af sædskiftet:• Regulering af sygdomme, skadegørere og ukrudt• Vedligeholdelse/forbedring af jordens frugtbarhed • Forbedret jordstruktur og forebyggelse af erosion• Fordeling af markarbejdet• Reduktion af næringsstoftab• N2 fixation og mobilisering næringsstoffer• Større biodiversitet• Udbyttestabilisering
2019‐01‐15
4
• Sortsblandinger • Bælglante-græsblandinger• Samdyrkning af enårige arter• Skovlandbrug• Blandinger af arter i
efterafgrøder• Markernes udformning og
størrelse• Læbælter og bufferstriber
Diversifiering i rum
Foto: ESJensen
Samdyrkning – planlagt afgrødediversitet i rum – samtidig dyrkning af flere arter på samme mark, i detmindste i en del af vækstsæsonen
Foto: ESJensenFoto: ESJensen
Foto: ESJensen
2019‐01‐15
5
Fordele ved samdyrkning• Et højere udbytte end de respektive renbestande
• Udnytter lys, vand og næringsstoffer bedre end renbestande
• Reducerer behovet for indsatsfaktorer: energi, gødning og pesticider
• Tilfører biologisk fikseret N til systemet med bælgplanter
• Kan gøre afgrøden mere modstandsdygtig overfor skadedyr og sygdomme
• Reducerer lejesæd og ukrudt sammenlignet med bælgsæd i renbestand
• Øger dyrkningssikkerhed via kompensation
• Øger biodiversiteten i landskabet
• Reducerer nettomineralseringen af N om efteråret of N-udvaskning sammenlignet med bælgsæd i renbestand
• Øger proteinkvaliteten af korn ved samdyrkning med bælgsæd
Foto: ESJensen
Foto: ESJensen
10
+ = ?
Hvordan bestemmer man udbytteeffekten af samdyrkning?
2019‐01‐15
6
LERAB=UAB UBAUAA UBB
+
LER > 1: Fordel ved samdyrkningLER < 1: Fordel ved renbestande
The Land Equivalent Ratio (LER)
300 pl. m-290 pl. m-2
Samdyrkning ært(■)-byg(■) i europæisk økologisk forsøg
90+150 pl. m-2 45+150 pl. m-2
Renbestand
P100 B100
Række samdyrkning
P100B50 P50B50
2019‐01‐15
7
Udbytte af byg-ært samdyrkning i økologiskesystemer i 5 europæiske lande. Gnms 3 år
0
100
200
300
400
Cropping
P10
0
B10
0
P10
0B50
P50
B50
Gra
in y
ield
(g
DM
m-2
)
0
100
200
300
400P
100
B10
0
P10
0B50
P50
B50
P10
0
B10
0
P10
0B50
P50
B50
MeanITGE
FRUKDKPeaBarley
1.16 1.18
1.42
1.36
1.14 1.08
1.15
1.15
1.14
1.06
1.21
1.17
Jensen, E. S. et al 2006. Intercropping of cereals and grain legumes for increased production, weed control, improved product quality and prevention of N-losses in European organic farming systems. Final report EU-project INTERCROP, QLK5-CT-2002-02352
Ker
neud
bytte
(tø
rsto
f) g
/m2
400 g/m2=4 t/ha
LER på søjler
Foto: ESJensen
Samdyrkning af bælgsæd og korn i europæiskøkologiske landbrug (DK og France)
Bedoussac, L. et al. 2015. Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal-grain legume intercrops in organic farming. A review. Agronomy for Sustainable Development 35(3), 911-935
Foto: ESJensen
2019‐01‐15
8
Udbyttevariation samdyrkning – renbestand – 54 exp.
Korn- Korn Bælgsædbælgsæd renbestand renbestandsamdyrket
Raseduzzaman and Jensen. 2017. Eur. J. Agron.
Havre-ært samdyrket
Ært
Havre
Foto: Raj Chongtham, SLU
2018 Skåne
2019‐01‐15
9
N “transfer” fra bælgplante til korn?
0.5-1% of pea N “transferred”2-6 % of barley N derived from N rhizodeposition.Direct 15N labelling
Jensen, 1996a
15N enrichment barley SC
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
15N
enr
ichm
ent b
arle
y IC
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.01980198119821984
Jensen, 1996b
N transfer
0
50
100
150
200
250
Cereal SC Grain LegumeSC
Intercrop
Legume N2fixation
Legume soil N
Cereal soil N
Jensen, E.S. and Haugaaard-Nielsen, H. 2013. Intercropping: crop management for reduced inputs of reactive nitrogen and related GHG emissions? - prospects for a sustainable and climate smart agriculture. The Second Climate Smart Agriculture Global Science ConferenceUC Davis and World Bank, 22 April 2013 (unpublished)
Ove
rjord
isk
N (
kg N
/ha)
Komplementær udnyttelse af kvælstofkilderved samdyrkning af korn og bælgsæd
2019‐01‐15
10
Samdyrkning øger proteinkoncentrationen i økologisk dyrket korn
19
Bedoussac, L., Journet, E.‐P., Hauggaard‐Nielsen, H., Naudin, C., Corre‐Hellou, G., Jensen, E.S., Prieur, L. and Justes, E. 2015. Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal‐grain legume intercrops in organic farming. A review.Agronomy for Sustainable Development 35(3), 911‐935. DOI 10.1007/s13593‐014‐0277‐7
Samdyrkning og plantesygdomme
Cropping strategy
B
+ L
+ F
+ P
1
+ P
2
+ F
P1
+ F
P2
+ L
F
+ L
FP
1
Net
blo
ch in
cide
nce*
0
50
100
150
200
250
300
350 a
bb
bcb bc bc bc
bc
Sandy loam soil
* Measured as Area Under Disease progress Curve (AUDPC). Different letters indicate significant (P<0.05) differences using the Kruskal-Wallis test.
P: peaL: lupinF: fababeanB: barley
Renbestand eller samdyrket
Eksempel: Bladplet i byg
Hauggaard‐Nielsen, H., Jørnsgaard, B., Kinane, J., and Jensen, E.S. 2008. Grain Legume – cereal intercropping: The practical application of diversity, competition and facilitation in arable and organic croppiung systems. Renewable Agriculture and Food Systems: 23, 3‐12.
2019‐01‐15
11
Ukrudtsbiomass ved modenhed - samdyrkningsammenlignet med renbestand af bælgsæd
21
Bedoussac, L., Journet, E.‐P., Hauggaard‐Nielsen, H., Naudin, C., Corre‐Hellou, G., Jensen, E.S., Prieur, L. and Justes, E. 2015. Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal‐grain legume intercrops in organic farming. A review.Agronomy for Sustainable Development 35(3), 911‐935. DOI 10.1007/s13593‐014‐0277‐7
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Lentil Lentil/oat Oat
Gra
in y
ield
/ w
ee
d b
iom
ass
, kg/
ha
ave
rage
+/-
SE
(n
=1
2)
3-year average (2015-2017)
Weed biomass Oat grain yield Lentil grain yield
Georg Carlsson et al. SLU Unpublished
LER=1.34
Samdyrkning af økologiske linser og korn Skåne (2015-2017)
Foto: ESJensen
2019‐01‐15
12
Udviklings- og forskningsbehov i samdyrkning
• Forædling og tilgængelighed af sorter egnet tilsamdyrkning
• Udvikling af forbedret høstteknologi og sorteringsudstyr
• Indpasning af samdyrkning i sædskiftet
• Holdninger og lock-in effekt i fødevaresystemer
• Betragtes af nogle som gammeldags dyrkningsteknik
• Grovvarehandlen ikke vant til at håndtere den høstede vare fra samdyrkede afgrøder
Darnhofer, I & Strauss, A. 2015 Organic farming and resilience. EU FP7 project, RETHINK
2019‐01‐15
13
Delkonklusioner• Bæredygtig/økologisk intensivering via samdyrkning af
bælgsæd og korn øger oftest produktionen med mere end 20% og forbedrer udnyttelse af N,
• Samtidigt har samdyrkning en række andre positive effekter på produktkvalitet og miljø.
• Forskning og innovation er påkrævet vedr. design af sædskifte, langtidseffekter på jordens C/N dynamik, høstteknik, sortsvalg og drivhusgasemissioner.
• Innovation via deltagerdrevet forskning med landmænd og andre interessenter er nødvendig for øge integrationen af samdyrkning i bæredygtige fødevaresystemer
Multifunktionelle efterafgrøder
Foto: ESJensen
2019‐01‐15
14
• Reducere jorderosion
• Øge markens kulstoflagring og forbdre jordstrukturen
• Øge biodiversiteten (bakterier, insekter, fugle, …….)
• Øge udbyttet af hovedafgrøderne
• Biomasse til foder eller bioraffinaderi, inkl. biogas ogafgasningsrest
• Sanere for sygdomme
• Forbedre ukrudtkontrol og reducere behovet for jordbearbejdning
• Øge input fra biologisk N2 fiksering
• Fastholde N i systemet och reducere kvælstofudvaskning
Efterafgrøder kan levere mange tjenester:
Variation i markens total N (0-25 cm) på 10 ha
2019‐01‐15
15
Forsøgsdesign (2012-2013 og 2013-2014)
2012
Ært Byg
2013Vårhvede
Olieræddike Vårvikke OR + VåV
Vinterrug Vintervikke VR + ViV
Kløvergræs(undersået)
- Ingen EA
Vinterrug og vintervikkeVækstanalyse april 2013 (t tørstof/ha)
1,4 1,3 1,0 VR0,4 ViV1,4 total
LER: 1,021,1 1,3 0,5 VR
0,9 ViV1,4 total
LER: 1,14
Vinterrug (VR) Vintervik (ViV) VR + ViV
Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final report.SLU EkoForskResearch Program, 25p.
2019‐01‐15
16
Kvælstofakkumulering i efterafgrøder
0
10
20
30
40
50
60
Ært Ært Ært Byg Byg Byg Ært Ært Ært Byg Byg Byg
VåV OR OR+VåV VåV OR OR+VåV ViV VR VR+ViV ViV VR VR+ViV
kg N/ha i o
verjordisk biomase
Efterafgrøde
N jord N2 fix
Forsøg 2012‐2013
Ultimo oktober Primo april
Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final reportSLU EkoForskResearch Program, 25p.
Forfrugt
Effekt af efterafgrøde på følgendevårhvede udbytte 2013 (t tørstof/ha ± se)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
Vår
hved
eke
rne
(t/h
a)
Ært
Byg
Vikker: +15%OR-VR: 0%Mix: +8%
Forfrugt
Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final report. SLU EkoForskResearch Program, 25p.
2019‐01‐15
17
Konklusioner Multifunktionelle efterafgrøder (2012-13)• Lavere andel vikker i efterafgrødeblandinger efter
ært end efter byg pga af ræddike/vinterrugs bedre konkurrence ved højere rest N efter forfrugt
• Højeste total N og biomassetørstof i efterafgrøde blandinger
• Vintervikke øger N2 fiksering når der er mindre mineralsk N efter forfrugt. Vårvikke har ikke kapacitet.
• Renbestande og blandinger med vikker øger udbyttet af efterfølgende vårhvede med 8-15% og N-akkumulering med 17-22%
Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final report. SLU EkoForskResearch Program, 25p.
Workshop 15Agroecology Forum
Perennial grains- A good alternative for
agroecology?
Foto: L.-M. Mårtensson Foto: L.-M. Mårtensson
På vej mod flerårígt korn Forskning i økologisk dyrkning siden 2014
Kernza® (Thinopyrum intermedium)i samarbejde med The Land Institute
2019‐01‐15
18
Foto: The Land Institute, USA
Foto: L.-M. Mårtensson
Foto: L.-M. Mårtensson
Foto: R. Davidson
2019‐01‐15
19
SAFE - SITES AGROECOLOGICAL FIELD EXPERIMENT, BLOCK 1 of 4
En ÅBEN ressource for forskningKontakt: [email protected]
Tak for opmærksomheden
[email protected]+46 76 786 98 99
[email protected]+45 23 88 29 92